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Die Magersucht der Zweitaktmotore
Veröffentlicht im Modellsport Verlag Rotor 5/99 u. 6/99 und MFI 7/99 u. 8/99
von
Bruno Stükerjürgen
Zweitakt-Motore, das unbekannte Wesen vieler Modellflieger. Es gibt immer wieder
Problemsituationen, die man nicht isoliert, sondern im Ganzen betrachten muß. In
den letzten Jahren ist jedoch ein Problem - das Abmagern des Motors - immer
wieder und in vielfältiger Ausführung an mich herangetragen worden. Diese für
den Modellflieger so schwierige Aufgabe steigert sich dahingehend, daß die
Problembeschreibung sich so schwierig erwies, daß mir ein Vidio zugesand wurde.
Dieses Vidio erwies sich als sehr aufschlußreich, also für jeden eine sehr gute
Möglichkeit die Probleme aller Art genau zu analysieren. Wie so oft liegt bei
auftretenden Motorschwierigkeiten der Teufel im Detail.
Das am häufigsten aufzutretende Problem scheint die Abmagerung bzw. Überhitzung
der Motore zu sein. Die meisten Modellflieger erkennen ihre Schwierigkeiten
nicht als solches, und können somit dieses Problem dann auch nicht lokalisieren
oder isoliert betrachten und lösen. Es fehlt oftmals die hierfür erforderliche
Erfahrung mit Motoren, um zum Erfolg zu kommen. Wer denkt auch schon bei einem
neuen Motor, der auf Empfehlung gekauft wurde, an Schwierigkeiten oder gar
vorprogrammierte Schwierigkeiten? Motorhersteller und Wettbewerbspiloten
suggerieren uns doch die ach so einfache Handhabung dieser -oh Weh- so
komplizierten Triebwerke. Ich kann an dieser Stelle alle beruhigen - auch
Wettbewerbspiloten haben große, wenn nicht größte Schwierigkeiten ihre
Triebwerke in den Griff zu bekommen. Ist einmal ein problemloses Handling
gefunden, wird über Monate oder gar Jahre nichts mehr geändert, um sich ja kein
“Ei ins Nest zu legen”. Derartige Maßnahmen behindern natürlich die Entwicklung
der Motore durch Wettbewerbspiloten ungemein. So werden dann Rufe nach
großvolumigen Motoren, die natürlich auch schwerer sind, laut. Die Problematik
wird sich aber auch hier nicht ändern.
Am häufigsten wird bei Piloten über das Abmagern des Motors während des Fluges
nachgedacht. Eine äußerst unangenehme Sache - dieses Abmagern.
Wie zeigt sich in der Regel das Abmagern des Motors?
Für dieses Ärgernis gibt es viele Anzeichen, wie z. B. :
· keine sichtbare Rauchfahne
· verbrannte Glühkerzen
· einen metallischen Motorsound
· frühzeitiges Einbrechen der Motorleistung
· Motoraussetzer bei abgeforderter Volllast
· Motorabsteller in jeder Lage
Die Ursache für diese Anzeichen sind so vielfältig wie die Anzeichen selber. Das
Zusammenspiel vieler kleiner Ursachen zu einem komplexen Motorproblem ist nur
logisch, wenn die unterschiedlichen Einflüsse bekannt sind. Die meisten
Schwierigkeiten mit den Motoren sind von den Piloten jedoch hausgemacht, da
Lösungsvorschläge oder Tips arglos beiseite geschoben werden und irgendwann dann
gar nichts mehr geht. Ein bei mir immer wieder auftauchendes Beispiel ist mein
vor Jahren vorgestelltes UNIT-Tanksystem. Ein in der Branche gut bekannter
Tankhersteller hat versucht dieses System zu kopieren - wie ich meine eine
technische Lachnummer schlecht hin. Wie soll der Motorbetreiber Systeme mit
Erfolg betreiben, wenn die Industrie ihre eigenen Produkte nicht verstanden hat?
Ähnlich verhält es sich mit dem sehr sachlichen Artikel von Ernst Wieland im
Rotor 03.99. Er untermauert meine Erfahrungen mit einem Dutzend mathematischer
Formeln und korrigiert sicherlich zu Recht den Ursprung der Unit-Idee. Was ich
bei seinen Überlegungen vermisse, ist die Betrachtung für den Mittelgasbereich
(ca. 13.000 U/Min.), bei dem der Überdruck im Tank nur etwa 10 - 15 mbar
beträgt, und die nicht zu vergessene Einflußgröße “Düsenstock-Nadel”, die bei
den meisten Vergasern auf die kleinsten Druckdifferenzen reagieren. Zuguter
letzt schreibt er noch abschließend von einer “umständlichen Tankprozedur und
einem sich lohnenden Mehraufwand”. Der Mehraufwand besteht lediglich in einem
zweiten Pendel (Schlauch und Gewicht) und die Tankprozedur erledigt sich mit dem
wie auf dem Foto angeordneten Druckschlauch mit der Schlauchschnittstelle
oberhalb des Tankspiegels (hier wird getankt). Ich betreibe dieses System jetzt
seit vier Jahren ohne “Tankprozedur” und ohne irgendwelche Tankprobleme. Wie
jedes andere Tanksystem auch, hat das Unit-System seine Eigenheiten, auf die
sich jeder einstellen kann. Aber ich will hier keine Werbung für das Unit-System
machen, sondern nur untermauern, wie kompliziert einige Piloten denken und mit
den einfachsten Dingen dann doch ihre Schwierigkeiten haben.
Aber nun zum Kern dieses Artikels, das Abmagern der Motore. Ursache hierfür sind
ungeeignete Tankanlagen incl. der Verlegung der Schläuche, falsche
Resonanzrohrlängen, ungeeignete Resonanzrohre, Schmutz im Vergaser oder
verstopfte Filter, ungeeignete Vergaser oder Düsennadeln, falscher Sprit bzw.
Öl, defekte Motorlager bzw. zu stramme Lagerpassungen, Lager mit zu wenig
Lagerluft, defekte Lager im Hubschrauber oder zu große Propeller, oder einfach
ein zu mager eingestellter Motor.
Bei den Tanks betrachte ich zunächst einmal die Außenhülle! Je dünner bzw.
flexibler das Material, desto kritischer werden die Lastübergänge des Motors. Im
Resonanzbetrieb erreicht der Druck im Tank je nach Abstimmlänge und Resonanzrohr
ca. 30 mbar. In einem Gefäß, gefüllt mit Treibstoff, kann jedoch nur Druck
aufgebaut werden, wenn ein Luftpolster vorhanden ist. Luft kann also komprimiert
werden, nicht der Sprit. Wird nun ein dünnwandiger Tank mit 30 mbar unter Druck
gesetzt, und dann ein Leistungsstop eines Motors simmuliert (drosseln), entsteht
im Tank durch die weiche Außenhaut ein Pumpreflex. Würde das Drosselküken
innerhalb dieses Reflexes wieder geöffnet, entsteht ein unkontrollierbarer
Spritfluß zum Vergaser. Undefinierbare Erscheinungen sind dann die Folge. Die
Krux an dieser Sache ist; je größer die Luftblase im Tank, desto schlimmer wird
dieser Pumpreflex bedingt durch eine zu schwache Außenhaut. Ein Tank dient nicht
nur der Speicherung bzw. Bevoratung des Treibstoffes, sondern muß auch bestimmte
Kriterien erfüllen um keine unnötigen Probleme zu schaffen. Die Pumpwirkung
eines Tanks hat natürlich nichts mit dem Abmagern eines Motors zu tun, sondern
vielmehr mit seinem Laufverhalten während des Fluges. Viel kritischer in punkto
Abmagern ist ein zu schwacher Druckaufschlag im Tank. Ein verstopfter
Drucknippel oder die ungeeignete Anordnung des Nippels am Abgastrakt können
unangenehme Folgen mit sich bringen. Den größten Druckaufschlag aus dem
Resonanzrohr erhält man direkt vor der Prallplatte oder an der dicksten Stelle
des Diffusors. Der geringste Druck liegt direkt hinter dem Motor im Krümmer
(Motorstutzen) an.
Wie stellt sich ein total verstopfter Druckanschluß dar?
Ohne Luftausgleich, geschweige denn Überdruck aus dem Resonanzrohr saugt der
Motor in der Regel erst gar nicht an. Selbst das Anlassen des Motors entwickelt
sich zu einer Tortur. Ein sicheres Zeichen hierfür ist, daß während des
Startvorgangs mit dem Anlasser der Motor auch bei zugehaltenem Resonanzrohr
keinen Sprit bekommt. Eine Kontrolle kann durch abgezogenem Druckschlauch
erfolgen. Der Motor saugt dann, je nach Vergasergröße, durch eigenen Unterdruck
etwas Sprit an. Undurchsichtiger wird die Situation bei einem zum Teil
verstopten Nippel. Der Motor springt normal an und läuft auch im niedrigen
Drehzahlbereich ganz normal durch. Die Schwierigkeit tritt erst bei einer
wesentlichen Leistungserhöhung auf. Man kann einem geschlossenen Behälter keine
Flüssigkeit entnehmen, wenn kein Austausch bzw. Druckaufschlag durch Luft o.ä.
vorliegt. Das Ergebnis in dem vorliegenden Fall ist Treibstoffmangel. Im Tank
entsteht ein kleiner Unterdruck durch die Saugleistung des Vergasers. Der Motor
bekommt zu wenig Sprit und fängt somit langsam an abzumagern und als Folge
daraus auch an zu überhitzen, bis zum Absteller. Eine Vorwarnung können
Motoraussetzer sein. Entgegen einem leeren Tank heult der Motor in diesem Fall
nicht kurz auf, sondern reduziert permanent seine Drehzahl.
Bild: eingedrückter GRAUPNER-Tank, Tankeinbau Genesis, Drucknippel und Einbau im
Rohr
Ein verstopfter Drucknippel kommt selten vor, sollte aber dennoch regelmäßig
kontrolliert werden. Derartige Fehlerquellen sind immer die unbequemsten, da
sie, aufgrund ihrer Seltenheit, nicht vermutet werden. Auf die unterschiedlichen
Tanksysteme, die dem Modellflieger zur Verfügung stehen, will ich an dieser
Stelle nicht gesondert eingehen. Es ist darüber in den letzten Jahren viel
geschrieben, nachgedacht und auch gemeckert worden, aber die Wenigsten haben die
Tips in die Praxis umgesetzt. Es gibt meines Wissens nach nur vier Tanksysteme,
die für uns Modellflieger in Frage kommen:
· herkömmlicher Druck-Tank mit Zusatztank zur Entnahme
· Bubbless-Fuel-Tank
· UNIT-Tanksystem
· herkömmlicher, offener Tank in Verbindung mit einer Spritpumpe
Bilder: Tanksysteme, Zeichungen
Auf die Verlegung der Saugleitung sollte ebenso Wert gelegt werden, wie auf
dichte Verbindungen. Eine 20 oder 30 cm lange und nicht befestigte Saugleitung
kann so ihre Probleme mit sich bringen. Durch Vibrationen und das
herumschlabbern der Saugleitung bilden sich unter Umständen mikrofeine
Luftblasen, die Spritmangel als Symptom aufweisen. Die Saugleitung sollte
möglichst kurz gehalten werden und mit z.B. Kabelbindern gesichert werden. Die
Verbindungsstellen sollten unbedingt mit Schlauchklemmen vor dem Abrutschen
gesichert werden, denn nichts ist ärgerlicher als ein zerstörtes Modell,
verursacht durch einen abgerutschten Spritschlauch.
Bild: Schlauch mit Klemme
Bitte keine Schlauchverbindungen im Druckschlauch in der Nähe des Resonanzrohres
mit Kunststoffröhrchen herstellen, da durch die große Wärmeentwicklung die
Röhrchen ihren Querschnitt verengen und die Wirkung einem verstopften
Drucknippel gleichkommt. Messingröhrchen mit einem Anschlag in der Mitte sind
hierfür erste Wahl.
Bild: mess. Schlauchverbindung
Was um Himmels Willen hat die Resonanzrohrlänge und ein ungeeignetes
Resonanzrohr mit dem Abmagern eines Motors zu tun? Hierbei gilt, je länger das
Resonanzrohr, desto geringer ist der Innendruck und der daraus resultierende
Druckaufschlag für das Tanksystem. Je kürzer das Resonanzrohr, desto heißer
läuft der Motor und hier trennt sich die Spreu vom Weizen. Ungeeignete
Resonanzrohre erkennt man an einen zu großen Innenwiderstand (beim durchblasen
bekommt man dicke Backen). Zum Vergleich pustet man durch ein 10 cm langes
Röhrchen mit einem Innendurchmesser von 8 mm. Alles was größer als dieser
Widerstand ist, kommt der Motorleistung, Laufkultur und dem Handling nicht
unbedingt entgegen. Für die Motordrehzahlen in unseren Modellen von 12000 bis
18000 U/Min kann jedoch ein geringfügig vergrößerter Innenwiderstand
leistungsfördernd sein. Ab einer Motordrehzahl von ca. 15000 U/Min werden die
erhöhten Widerstände jedoch langsam lästig. Die Energieabgabe erfolgt nicht an
die Kurbelwelle, sondern als Wärmeenergie an das Motorgehäuse. Die unangenehme
Folge ist eine permanente Abmagerung des Motors. Bei einer zu kurzen
Resonanzrohrlänge entsteht das gleiche Symptom. Woran erkennt man nun ein zu
kurz abgestimmtes oder ungeeignetes Resonanzrohr? Im Flug kann eine Zuordnung zu
einem guten oder schlechten bzw. zu kurzem Resonanzrohr nicht eindeutig
erfolgen. Hierfür sind Prüfstandversuche erforderlich, die die Misere sofort
aufdecken. Bei einer massiven Fehlerquelle Resonanzrohr kann die Glühkerze nach
einem Flug Aufschluß geben. Die Kerzen verglühen regelrecht, vergleichbar mit
einer zu hohen Verdichtung im Frühstadium. Ich will jetzt jedoch niemanden dazu
verleiten seine Resonanzrohre mit einer Länge von vorsichtigen 40 cm und mehr
einzubauen. Meine Erfahrungen und Prüfstandversuche haben eine Rohrlänge von 35
cm (Prallplatte - Motorflansch) für das Hatori #650, 36 cm für das Vario NV-Rohr
und 38 cm für das neue Zimmermann - Edelstahlrohr ergeben. Diese Rohrlängen
gelten für eine Motordrehzahl von ca. 16000 U/Min. für die Motoren Nova Rossi
60, OSRX und OSSX 61. An den verschiedenen Abstimmlängen der Rohre ist der
unterschiedliche Innenwiderstand der Resonanzrohre erkennbar. Für die kommende
Saison werde ich für den Altagseinsatz ein Resonanzrohr mit einem Gegenkonus
erproben. Meine Vorstellung ist ein weitaus unkomplizierteres Laufverhalten und
ein unkompliziertes Abstimmen der Resonanzrohre als dieses bei
Prallplattenrohren der Fall ist.
Welchen Einfluß kann die Position des Drucknippels auf das Laufverhalten bzw.
Abmagern des Motors haben? Der Druckaufschlag im Tank hat für mich eine ähnliche
Bedeutung wie die Einspritzpumpe bei Großmotoren. Was passiert bei dem Einsatz
eines Drehzahlreglers mit Vergasern im Saugbetrieb? Der Regler steuert bei jedem
Griff in den Steuerknüppel den Vergaser auf oder zu. Das Spritproblem entsteht
in dem Moment, wenn der Regler kurzfristig Leistung anfordert und über den
Vergaser im Tank erst Unterdruck aufgebaut werden muß. Die Dauer der
Unterdruckerzeugung kann mit den schnellen Reglerintervallen der Electronik
nicht mithalten und wird mit ziemlicher Sicherheit in unkontrollierte und kaum
mehr definierbare Motorlaufverhalten enden. Für mich gilt daher: je höher der
Einspritzdruck, desto schneller kann der Vergaser sauber reagieren und regeln.
Daraus ergibt sich nur eine Position des Drucknippels, nämlich die vor der
Prallplatte oder Gegenkonus. Mit Haken und Ösen funktioniert auch dieses wieder
nur bedingt. Je größer der Druck am Düsenstock, desto feiner muß dieser über die
Düsennadel regelbar sein. Bei den meisten mir bekannten Vergasern ist der
erforderliche Regelbereich jedoch viel zu klein. Eine gute Regelbarkeit ist für
mich mit einer Düsennadel innerhalb einer Umdrehung gegeben, d.h. zwischen
leicht Fett und leicht Mager liegt eine komplette Nadelumdrehung. Bei einem
derartigen Regelbereich wird der Motor bei starken Wettereinflüssen entschieden
unkomplizierter und für Jedermann einstellbar. Die Verantwortlichen können doch
von uns Modellfliegern nicht allen Ernstes verlangen, daß wir 30% Nitro und 20%
Öl in den Sprit mischen um den Motor vernünftig einstellen zu können. Ich
bezeichne so etwas schlicht weg als Frechheit. Die Position des Drucknippels
ändert sich somit zu Ungunsten des maximalen Druckes, nämlich etwa auf die Mitte
der Diffusorlänge des Resonanzrohres. Diese Position läßt sich für den
Einstellbereich der uns zur Verfügung stehenden Vergaser recht gut beherrschen.
Das letzte Sorgenkind in Form eines OS61SX, das mir zugesand wurde, entpuppte
sich auf dem Prüfstand als nicht einstellbar. Die dem Motor beigelegte und vom
Piloten als Ersatznadel des 60B-Vergasers tituliert, stellte sich als eine
alternative Nadel mit einer flacheren Spitze dar. Mit dieser Nadel konnte der
Regelbereich immerhin soweit vergrößert werden, daß der Motor einstellbar wurde.
Gut war diese Alternative jedoch immer noch nicht.
Bild: Resorohr mit Drucknippel, Zeichung Düsennadelspitzen
Durch einen schlecht einstellbaren Vergaser ist die Chance sehr groß den Motor
zu mager abzustimmen. Jede Unregelmäßigkeit in der Spritversorung wirkt sich um
ein vielfaches schwerer aus als bei einem guten Vergaser. Der Zusammenhang
zwischen schlecht einstellbarem Vergaser und einem abmagernden Motor scheint bei
den Motorherstellern nicht bekannt zu sein. Der einzige mir bekannte Vergaser,
der diesen unkomplizierten Regelbereich aufweist, ist der von Fred Anneke
getestete Lötterle Rundschiebervergaser “Made in Germany”. Ich selber konnte den
Vergaser bisher nur probeweise testen, aber mein erster Eindruck ist sehr gut
und gibt mir Hoffnung. Der Vergaser ist so einfach gehalten, daß er sogar 40 g.
leichter ist als z.B. ein OS 60B Vergaser - Gratulation an den Konstrukteur!
Bild: Vergaser 60B und Lötterle
Eine weitere Gefahr des Abmagerns liegt in verschmutzten Versorgungsleitungen
oder Vergasern. Hierbei muß festgesetzter Schmutz von losen Schmutzpartikeln
unterschieden werden. Die entstehenden Symptome sind hierbei sehr
unterschiedlich. Festgesetzter Schmutz verengt den Versorgungsquerschnitt
permanent und vergrößert das Motorproblem fast linear mit zunehmender Drehzahl
und damit verbundenem Spritzufluß durch den Vergaser. Die Versorgungsmenge
stagniert ab einer durch die Verengung deffinierten Treibstoffmenge. Im
Zeitalter der heutigen Qualität der Feinfilter, liegt der Gedanke an einfacher
Verschmutzung unheimlich fern, aber diese Nachlässigkeit holt jeden
Motorbetreiber irgendwann ein. Mikrofilter, die feinsten Schmutz zurückhalten,
verstopfen natürlich auch um ein vielfaches schneller als grobe Filter! Der
Schmutz lagert sich dann nicht im Düsenstock, sondern vorher im Filter ab. Ich
für meinen Teil verwende ausschließlich Sinterfilter als Saugpendel im Tank.
Durch Montagearbeiten am Saugsystem kann es auch schon mal vorkommen, daß grobe
Partikel in den Düsenstock gelangen. Diese Art der Verschmutzung ist schnell
lokalisiert. Bei einem geringen Spritdurchfluß durch den Düsenstock scheint
alles normal zu sein. Wird dem Motor Leistung abgefordert und somit der
Spritdurchfluß im Düsenstock vergrößert bzw. die Fließgeschwindigkeit
vergrößert, zieht sich dieser lose Schmutz in der Regel zur engsten Stelle des
Düsenstockkes hin. Die größte Strömungsgeschwindigkeit liegt im Bereich des
Übergangs von Düsenstock und Vergaser (Ringspalt). Nimmt man die Motordrehzahl
wieder zurück, scheint alles wieder normal zu sein. Regelmäßige Kontrollen und
durchspülen bzw. durchblasen der gesamten Versorgungsleitung incl. Vergaser
können diese Ausfälle auf ein Minimum begrenzen. Schmutz im Versorgungstrakt hat
schon manchen Wettbewerbspiloten eine gute Platzierung vereitelt. Die
einfachsten Sachen können die größten Schwierigkeiten verursachen.
Nun komme ich zu einem Thema, das schon viele Diskussionen erlebt hat und sich
mittlerweile sehr emotionsgeladen darstellt - die Treibstoffmischung. Es gibt
viele Spritmischungen, die perfekt funktionieren, aber nach meinen Erfahrungen
ebenso viele, die nicht oder unzureichend funktionieren. Ich will hier nicht den
Chemikern und kommerziellen Spritmischern vorgreifen, was für mich zählt ist das
Ergebnis. Ich möchte gar nicht wissen welcher Ölhersteller welche Additive
benutzt. Für jeden Motorbetreiber kann nur eines gelten: hohe Laufkultur, hohe
Leistung bei geringem finanziellen Einsatz. Das Verrosten bzw. Korrodieren der
Motoren während der Lagerzeit gehört in der heutigen Zeit, so hoffe ich, für
jeden der Vergangenheit an. Der Preisvergleich für die verwendeten
Treibstofbestandteile geben dem preisbewußten Modellflieger entscheidend
Aufschluß. Der Preis für 1 ltr. Methanol beträgt ca. DM 1,50, für 1 ltr.
Synthetiköl ca. DM 20,-- und für 1 ltr. Nitromethan ca. DM 50,--. Betrachtet man
diese Literpreise, kommt für jeden preisbewußten Flieger eigentlich nur eine
Spritmischung in Frage - 100% Methanol. Diese preiswerte, aber doch recht
stumpfe Mischung funktioniert jedoch nur bei Motoren mit eigener Ölversorgung.
Was hat die Spritmischung nun mit dem Abmagern eines Motors zu tun? Vergleichbar
sind nur die Symptome des Abmagerns. Schlechter oder besser weniger guter Sprit
vergrößert im Motor den Reibungswiderstand und Reibung erzeugt Wärme. Der Motor
wird zu heiß und nicht mehr einstellbar. Im Modell kann man diese
Leistungseinbrüche schlecht zuordnen, denn wer denkt schon daran, daß die
Spritmischung für massive Motorprobleme verantwortlich ist? Bei Versuchen auf
dem Prüfstand erlebt man diese Unregelmäßigkeit viel bewußter. Der Motor fängt
an unruhig zu laufen, was sich bis zu massiven Drehzahleinbrüchen steigert. Hier
hilft auch keine fettere Einstellung und nur bedingt eine längere
Resonanzrohabstimmung. Wer jetzt einen Namen von mir hören möchte, den muß ich
enttäuschen, da diese Branche doch recht ruppig gegen ihre Kritiker vorgeht, und
das ist mir diese Sache nicht wert. Derjenige, der die meiste Werbung betreibt,
hat jedenfalls nicht immer das beste Produkt. In meinem vorherigen
Modellfliegerleben brauchte ich mich um Spritmischungen keine Gedanken machen,
denn es gab eine von der FAI zugelassene Mischung: 80% Methanol und 20%
Rizinusöl. Eine prima Sache, wie ich meine, nur die fürchterliche Schmiererei
mit dem Rizinusöl war etwas lästig, und man stank am Ende eines jeden Flugtages
5 Meter gegen den Wind. Warum es eine vergleichbare Regelung von der FAI nicht
für Hubschrauberwettbewerbe gibt kann ich nicht nachvollziehen.
Zurück zum Öl; um dieses schlecht schmierende Öl überhaupt gebrauchsfähig zu
machen, kommt vermutlich ein höherer Ölanteil mit evtl. viel Nitro im Sprit zur
Anwendung. Die hohen Reibungsverluste im Motor müssen ja irgendwie kompensiert
werden. Durch die hohen Öl- und Nitroanteile muß die Düsennadel jedoch kräftig
aufgedreht werden, da der Spritdurchfluß je nach Mischung annähernd verdoppelt
wird. Wenn also ein Motor ohne Nitro nicht laufen mag, wird die Sache mit dem Öl
schon sehr verdächtig. Wenn ich höre, wie auf der letzten Europameisterschaft
die Punktrichter eingeräuchert wurden und mit Taschentüchern als Gasmaske diese
Piloten bewerteten, müssen die Punktrichter sich die Frage gefallen lassen:
warum seid ihr unter Einsatz eurer Gesundheit sitzengeblieben? Haben die
Beteiligten Angst vor der Disqualifikation durch die FAI, oder sind sie den
Veröffentlichungen verfallen, die Öl und Nitromethan als ungefährlich für die
Gesundheit einstufen? Der Eine kann es vertragen und der Andere nicht, aber
keiner weiß wer betroffen ist. Das zumischen von Nitromethan macht Sinn, wenn
Motore extreme Leistungen erbringen sollen, aber nicht im “Altagseinsatz für
Normalflieger”. Mit einem mechanisch gut gebauten Motor sind alle Modellflieger,
die keine Rennambitionen haben, auf jeden Fall besser bedient. Ein Volumenanteil
von 40% Nitro ergibt eine Leistungssteigerung des Motors von von ca. 35% -
theoretisch. In der Praxis wird diese Steigerung kaum jemand erreichen können,
da die meisten Motore hierfür nicht die erforderlichen Voraussetzungen haben.
Mischungen bis ca. 10% Nitro erleichtern lediglich das oft so schwierige
Handling der Motore.
Motore, Vergaser, Öl und Nitro haben eine scheinbar nicht zu durchbrechende
Abhängigkeit - aber nur scheinbar. Welche Voraussetzungen müssen hierfür
geschaffen werde?
1. Die Motorindustrie ist gefordert einen leichten Motor mit einem hohen
Wirkungsgrad zu bauen, der nicht einem Wärmekraftwerk gleichkommt.
2. Die Motorindustrie muß Vergaser herstellen, die Methanoltreibstoff mit
maximal 10% Ölanteil und ohne Nitromethan in einem breiten Bereich regelbar
machen. Der Vergaser sollte nicht schwerer als 40 Gramm sein und unbedingt einen
freien Ansaugquerschnitt von mindestens 12 mm aufweisen! Der Vergaser muß für
den Druckanschluß am Resonanzrohr geeignet sein.
3. Von einer freien, weltweiten Kommission muß das zur Zeit beste Öl
(Preis-Leistung) am Markt ermittelt werden. Die Kommission sollte aus Piloten,
Motorexperten und Motorkonstrukteuren bestehen. Es muß eine Ölqualität definiert
werden, an der sich andere Ölhersteller messen, bzw. richten können.
Das “Know How” für diese Aufgabe ist längst vorhanden, es muß nur aktiviert und
konzentriert werden, was im Zeitalter der Globalisierung wohl kein Problem
darstellen dürfte. Diese Maßnahmen könnten enorm beschleunigt werden, wenn die
FAI den Treibstoff und deren Mischungsverhältnis für Wettbewerbe vorschreiben
würde. Ich höre jetzt schon die Aufschreie: das geht nicht, das funktioniert
nie, das bringt nichts etc.
Es will doch Niemand allen Ernstes behaupten, daß nur die Pylon-Flieger in der
Lage sind dieses Problem in den Griff zu bekommen? Die Perfektion ihrer
Triebwerke bei sage und schreibe 30.500 U/Min im Flug wurde durch die
Zusammenarbeit von Piloten und Konstrukteuren erzielt und das bei einem
Treibstoffeinsatz von 80% Methanol und 20% Rizinusöl! Die restliche bzw.
“normale” Motorwelt dürfte durch ihre Engstirnigkeit etwa 10 - 15Jahre in der
Entwicklung zurückliegen. Solange jedoch Piloten verqualmte Flugplätze mit
ätzendem Gestank und brennenden Augen als den erforderlichen Kick benötigen,
wird die Industrie uns im wahrsten Sinne “etwas husten” die Entwicklung
zugunsten einer besseren Luftqualität auf unseren Flugplätzen, und geringerer
Spritkosten voranzutreiben, geschweige denn irgend etwas zu ändern. Es gibt die
Technik diese Misere von heute auf morgen abzustellen, sie muß nicht erst neu
erfunden werden! Die Motorbetreiber werden von der Industrie und deren Vertrieb
schlicht weg für Dumm verkauft, und das in unserer aufgeklärten Zeit. Die von
mir überarbeiteten Motore, bestückt mit AAC-, ABC- und Stahlgarnituren laufen
seit nunmehr 4 Jahren mit maximal 10% Ölanteil und ohne Nitro. Der
Drehzahlbereich erstreckt sich bis auf 25.000 U/Min. ohne erkennbare
Schwierigkeiten und kompliziertem Handling - alles funktioniert perfekt.
Diejenigen, die am lautesten schreien, haben nicht unbedingt das beste Produkt.
Das Gute liegt oftmals im Verborgenen.
Bewegung entsteht aus Energie und nicht aus Wärme!
Nun zu einem Thema bzw. einer Einflußgröße, von dem ich bisher nur unter
vorgehaltener Hand gehört habe: die Lagerung der Kurbelwelle in unseren kleinen
Triebwerken. In wie weit haben diese Lagerungen Einfluß auf ein abzumagernden
Motor? Es ist wieder einmal die zu große Wärmeentwicklung bei defekten Lagern,
einer zu strammen Lagerpassung oder ungeeignete Lagertypen, die den Motor zum
abmagern bringt. In den letzten Jahren haben ich ca ein Dutzend 50er und 60er
Motore auf ihre Lagerung hin überprüft. Sieht man einmal von der Serienstreuung
der Lager einmal ab, waren alle Motore mehr oder weniger schlecht gelagert.
Schlecht nicht für den Maschinenbauer, sondern für die Belange eines
Kleinstmotores mit besonderen Anforderungen. Als erste Maßnahme wird bei mir die
Deckscheibe des vorderen Kugellagers entfernt. Bei denen von mir getesteten
Motoren ist der Ölaustritt am vorderen Lager so gering, daß diese paar Tropfen
für die Lagerschmierung und Lagerreinigung unbedingt erforderlich sind. Ausnahme
war hier ein 61er Rossi mit Frontvergaser, der nach dem Entfernen der Dichtlippe
durch das vordere Lager derart viel Öl ausstieß, daß das Lager trotz Dichtlippe
immer noch genügend geschmiert wurde (die Dichtlippe hatte schon ihren Grund).
Die optische Kontrolle des vorderen Lagers und das gelegentliche Ausspülen sind
für mich wichtiger als ein paar Tropfen Öl am Motor. Nach ca. 30 Betriebsstunden
(je nach Belastung auch u.U. früher) sollte der Motor zerlegt und die Lager
überprüft werden. Die Standzeit der Lager hängt sehr stark von der Qualität der
Lager und der Qualität der Lagersitze ab. Einige von den Piloten sind jetzt
sicher schon dabei ihre Flugzeit zu addieren und stellen fest, daß 30
Flugstunden u.U. schon nach einem halben Jahr oder gar früher erreicht sind.
Jetzt werden sich einige Piloten sagen “mein Motor läuft schon über 100 Stunden
ohne Probleme”. Viele Motore laufen ihr Leben lang mit einem Satz Lager,
verlieren aber unmerklich und schleichend an Leistung. Der Unterschied tritt
erst auf, wenn der Motor neu gelagert wird. Einige Piloten haben sicherlich
aufgrund des schleichenden Leistungsverlustes dem “alten” Motor eine neue
Garnitur spendiert, um dann anschließend festzustellen, daß die Leistung nur
unmerklich angestiegen ist. Eine Gefahr bei dem Einsatz alter Lager ist immer
das Abbröckeln diverser Schmutzpartikel vom Käfig des hinteren Kugellagers oder
die Materialermüdung der Kugeln und des Käfigs und die damit verbundene
Zerstörung der Garnitur oder des Kolbenringes.
Eine gute Lagerung kann unter Umständen einen größeren Leistungszuwachs
erreichen als eine Spritmischung mit 40% Nitromethan. Die Motorlagerung gehört
auf jeden Fall zu den wichtigsten Teilen eines Motors, wird aber mehr als
stiefmütterlich behandelt.
Woran erkennt man eine schlechte Motorlagerung?
In zusammgebautem Zustand kann nur das Axialspiel der Kurbelwelle überprüft
werden. Ist beim Hin- und Herziehen der Welle in Längsrichtung keine Lagerluft
fühlbar, ist dieses ein sicheres Zeichen für eine zu stramme Lagerung. Genaueres
kann mur in Erfahrung gebracht werden, wenn der Motor inckl. Der Lager zerlegt
wird. Die Lager werden dann fettfrei, also trocken, wieder eingebaut und mit der
eingeschobenen Kurbelwelle auf leichtgängigkeit in der Drehbewegung hin
überprüft. Zu Beginn meines Hubschrauberlebens dachte ich noch die stramme
Lagerung der Kurbelwelle müsse so sein, da im Gegensatz zum Motor für
Flächenmodelle kein Propellerzug in Längsrichtung vorliegt, wodurch die Kugeln
zum Anlaufen gezwungen werden. Die vergangenen Jahren aber haben gezeigt, daß
dieser Gedanke nicht zutraf und die Wellenlagerung für Huschraubermotore genau
so wie Flugmotore vorgenommen werden kann. Meine Erfahrungen mit den Rennmotoren
kann ich somit 1 : 1 übertragen. Bei einer ersten Überarbeitung der Lagerung
meines OS61RX-Motors steigerte sich die Drehzahl mit meinem Testpropeller von
18.000 U/Min um 1.000 U/Min auf 19.000 U/Min, und das ist nicht das Ende der
Fahnenstange. Ich bin sicher, daß mit einer weiteren Überarbeitung und dem
Einsatz optimaler Lager die Drehzahl bis auf 20.000U/Min hochläuft. Die Lagerung
unserer Hubi-Motoren und ich bin sicher auch der Flug-Motoren sind eingebaute
Bremsen, die die Betreiber vor mehr Probleme stellen, als alle Beteiligten
jemals vermuten würden. Hier schlummern Leistungsreserven, die einfach da sind
und nur darauf warten aktiviert zu werden. Nur, wer von den Piloten schon einmal
versucht hat die Motordrehzahl um 1.000 U/Min mit dem selben Set-Up zu
vergrößern weiß, was für ein Ereignis das ist.
Worin unterscheiden sich hauptsächlich die Lagertypen?
Ein wichtiges Merkmal ist der Lagerkäfig, wobei der Kunststoffkäfig (Hartgewebe
oder Polyamid) dem Stahl- oder Messingkäfige immer zu bevorzugen ist. Ein
weiteres Merkmal ist die Maß-, Form-, und Laufgenauigkeit, wobei gilt: je
genauer das Lager desto kostspieliger. Die Lagergenauigkeit sollte sich auch
nach dem richten, was zu beschaffen ist, denn jedes Lager ist nicht unbedingt
verfügbar. Die von mir bereits angesprochene Lagerluft - einfacher gesagt
Kugelluft - wird mit den Kürzeln C2 bis C5 gekennzeichnet. Die meisten Lager
haben eine “normale Lagerluft”, C2 ist enger und C3 bis C5 weiter als die
normale Lagerluft. Das Gemeine an der Sache ist, daß diese Bezeichnung nicht auf
dem Lager vermerkt ist, kann also nur durch eine Vermessung kontrolliert werden.
Die in unseren Motoren eingebaute Lager haben in der Regel “normale Lagerluft”.
Nur selten werden, wie im DC 60 C3-Lager eingebaut. Jetzt sollte aber nicht
jeder Motorbesitzer versuchen die Lagerung seines Motors zu verbessern. Bei mir
dauert eine Überarbeitung der Motorlagerung etwa 10 - 20 Zyklen (Lager rein -
Lager raus) bis der von mit gewünschte Erfolg sich einstellt. Hier sind also
Motorfreaks mit den erforderlichen Werkzeugen und “Know-How” gefordert.
Vielleicht liest ja ein Motorkonstrukteur meine Zeilen und setzt meine
Vorstellungen von einem guten Motor gleich in die Praxis um?!
Eine weitere Ursache eines abmagernden Motors kann die zu große
Leistungsanforderung durch eine schwergängige Mechanik sein, verursacht durch
defekte oder verspannte Kugellager im gesamten Mechanik-Bereich des
Hubschraubers. Diesem speziellen Hubschrauberproblem sollten sich erfahrene
Piloten einmal annehmen und über ihre Lösungen schreiben. Das Gleiche gilt für
den Flächenflieger bei dem Einsatz eines zu strammen Propellers. Ist die
Leistungsanforderung zu groß oder dem Motor nicht angepaßt, wird der Motor
regelrecht gewürgt. Ich mußte bei meinem Genesis nach etwa 40 Flugstunden
feststellen, daß im gesamten Mechanikbereich einschließlich der Kuppelung kein
einziges Lager mehr “rund lief”. Mein Motor wurde in der Einstellung immer
kritischer und sprunghafter, bis ich eines Tages begann die Sekundärseite meines
Antriebes zu durchleuchten. Ursache hierfür sehe ich in der Hauptsache in nicht
dicht verschlossenen, selbstschmierenden Lagern. Eindringender Schmutz, Abrieb
durch die Lager und auslaufendes Fett verkürzen die Standzeit der Lager
ungemein. Mit diesem Thema sollte sich unbedingt mal ein Lager- bzw.
Mechanik-Freak auseinandersetzen, um hier bessere Möglichkeiten aufzuzeigen. Ich
denke hier auch an selbstschmierende Metalle oder Kunststoffe. Es müssen nicht
immer Kugeln sein, die sich drehen. Selbst in der Turbinentechnik werden
Gleitlager verwendet.
Es muß nicht immer nach einer mechanische Ursache gesucht werden, wenn der Motor
abzumagern beginnt. Eine der häufigsten Ursachen ist nach wie vor die zu magere
Einstellung des Motors. Äußerst verführerisch ist die zu magerer Einstellung
während der kühleren Jahreszeiten. Der Motor hat direkt nach dem Start in der
Regel noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht und wir vom Piloten dann
voreilig etwas magerer gedreht. Ein zu kalt laufender Motor hat das gleiche
Symptom wie ein zu fett laufendes Triebwerk. Darum Vorsicht - bevor die Nadel
zugedreht wird bitte den Motor erst “warm fliegen”. Im Winter bietet es sich an
eine heißere Glühkerze einzusetzen, um dem Motor das Zünden zu erleichtern.
Jeder Treibstoff benötigt eine Zündtemperatur um abzubrennen. Für den Motor kann
- zur besseren Erwärmung - auch die Kühlluft durch abkleben der Öffnungen
reduziert werden. Das Ergebnis eines zu mager eingestellten Motors ist natürlich
bei hohen Außentemperaturen um ein vielfaches kritischer als bei niedrigen
Temperaturen, bedingt durch die Temperaturdifferenz der angesaugten Luft und der
Kühlluft zur Motortemperatur. Eine einmal gefundene Düsennadeleinstellung sollte
nicht ständig verändert werden. Ausnahmen sind Wetteränderungen, die ein
aufdrehen bei kaltem Wetter und ein zudrehen bei warmen Wetter erfordern. Ein
“zu viel” Aufdrehen ist dabei nicht so schlimm, wie ein “zu viel” Zudrehen.
Alles im Maße, mit viel Überlegung und Gefühl und nicht zwei “Sachen” auf einmal
ändern, können den Spaß am Motor ungemein steigern.
Genug an dieser Stelle und zu diesem Zeitpunkt über das Abmagern der Motore. Mal
ehrlich, wer von euch hätte geglaubt, daß es für dieses eine Problem so viele
Einflußgrößen gibt?
Nur wenn viele Erfahrungen an einer Stelle zusammengetragen werden, kann eine
positive Entwicklung zustande kommen.
Rietberg im Februar 1999
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